مدیریت یکشنبه ، 16 فوریه ، 2020 | 7:50 بازدید: 313 زمان مورد نیاز برای مطالعه : 10 دقیقه

به نیروی وارد شده در جهت عمود بر سطح یک ماده، فشار می‌گویند. فشار یکی از برجسته‌ترین کمیت‌های فیزیکی به شمار می‌رود که برای نشان دادن آن از واحد‌های مختلفی مثل پاسکال، تور و … استفاده می‌کنند. این واحدها با استفاده از روابطی قابل تبدیل به یکدیگر هستند و در این مقاله قصد داریم تا فرمول‌های تبدیل واحد فشار را بررسی نماییم. ابتدا لازم است تا مطالبی در زمینه مفهوم و اهمیت فشار بیان گردد. با ایران پمپ همراه باشید.

 فشار چیست؟

کمیت‌های فیزیکی به دو دسته‌ی کمیت‌های نرده‌ای و کمیت‌های برداری تقسیم‌بندی می‌شوند. در کمیت‌های نرده‌ای یا اسکالر، کمیت صرفاً با یک عدد تعیین می‌گردد؛ اما در کمیت‌های برداری علاوه بر مقدار، جهت کمیت نیز حائز اهمیت است. فشار یک کمیت نرده‌ای به شمار می‌رود و عبارت است از حاصل تقسیم نیروی عمودی وارد شده بر یک سطح مشخص. بر اساس این رابطه با افزایش نیرو یا کاهش سطح مقطع، فشار زیاد می‌شود.

واحدهای اندازه‌گیری فشار

برای اندازه‌گیری فشار از واحد یا یکا‌های مختلفی می‌توان استفاده نمود. در ادامه به طور مختصر به معرفی مهم‌ترین واحدهای اندازه‌گیری فشار خواهیم پرداخت.

1- پاسکال

در سیستم بین‌المللی ((SI (International System of Units) فشار را برحسب واحد پاسکال اندازه‌گیری می‌کنند. طبق این سیستم یک پاسکال عبارت است از تقسیم نیروی 1 نیوتونی وارد شده بر یک سطح 1 مترمربع. پاسکال را با علامت اختصاری Pa نمایش می‌دهند.

2- اتمسفر

یکی از معمول‌ترین و شناخته‌شده‌ترین واحدهای اندازه‌گیری فشار، واحد اتمسفر است که معمولاً برای سیالاتی مثل گاز بسیار استفاده می‌شود. هر یک اتمسفر برابر است با فشار ناشی یک ستون آب با بلندای 10 متر. هر یک اتمسفر را به طور تقریبی می‌توان با میانگین فشار هوای سطح آب‌های آزاد شهر پاریس برابر دانست.

3- بار

واحد (bar) در سال 1909 میلادی توسط یک هواشناس اهل انگلستان به نام «ویلیام نایپرشاو» به عنوان یکی از واحدهای اندازه‌گیری فشار مطرح گردید. اختلاف فشار یک بار با فشار اتمسفر زمین بسیار ناچیز بوده و در حد یک درصد است.

4- psi

یکی از مشهورترین واحدهای اندازه‌گیری فشار که معمولاً مهندسین رشته‌های متالورژی، مکانیک سیالات و شیمی با آن زیاد سروکار دارند، واحد psi است. واحد psi در سیستم واحدگذاری انگلیسی بیان می‌شود و عبارت است از تقسیم یک پوند (lb) نیرو بر سطحی با مساحت یک اینچ مربع (in²)

5- میلی‌متر جیوه

میلی‌متر جیوه یکی از پرکاربردترین واحدهای اندازه‌گیری فشار است. واحد میلی‌متر جیوه براساس اختلاف دو ستون جیوه در فشارسنج جیوه‌ای حاصل می‌شود. در حقیقت یک میلی‌متر جیوه عبارت است از فشار به وجود آمده از ستون جیوه با ارتفاع یک میلی‌متر. پزشکان فشارخون را برحسب واحد میلی‌متر جیوه اندازه‌گیری می‌کنند.

6- تور

یک فیزیک‌دان ایتالیایی به نام اوانجلیستا توریچلی در سال 1644 میلادی موفق به کشف بزرگی شد و توانست به اصول کارکرد صحیح فشارسنج پی ببرد. به پاس زحمات گسترده‌ی این فیزیک‌دان خوش‌فکر، واحد تور (Torr) براساس نام وی نام‌گذاری شد. واحدهای اندازه‌گیری فشار را می‌توان با استفاده از روابطی به یکدیگر تبدیل کرد و در ادامه به بررسی فرمول‌های تبدیل واحد فشار می‌پردازیم.

فرمول‌های تبدیل واحد فشار

همان‌طور که گفتیم یکاهای متعددی برای فشار وجود دارد که بسته به شرایط می‌توان از هر یک از آن‌ها استفاده نمود. می‌دانیم که فشار یک کمیت نردبانی یا اسکالر است و لذا تبدیل واحدهای آن‌های به صورت نردبانی انجام می‌گیرد. در جدول زیر روابط مناسبی برای تبدیل واحدهای فشار ارائه شده است.

	پاسکال	اتمسفر	بار	psi	تور
1 پاسکال	1	6-10  8692/9	5-10	6-10  04/145	3-10  5006/7
1 اتمسفر	101325	1	013/1	696/14	760
1 بار	100000	98/0	1	5/14	750
1 psi	6895	3-10  04/68	3-10  94/68	1	715/51
1 تور	322/133	3-10  31/1	3-10  33/1	3-10  33/19

با توجه به جدول ارائه شده می‌توان گفت یک اتمسفر تقریباً با یک بار برابر می‌باشد. لازم به ذکر است که با یک تقریب مناسب می‌توان میلی‌متر جیوه را با یک تور برابر دانست. (1mmHg  1 torr)

سایر یکاهای اندازه گیری فشار

واحدهای پاسکال، میلی‌متر جیوه، psi، تور، بار و اتمسفر واحدهای مرسوم اندازه‌گیری فشار هستند؛ اما به جز واحدهای فوق، واحدهای دیگری هم برای اندازه‌گیری فشار وجود دارد که عبارتند از:

1- دین بر سانتی‌متر مربع

واژه‌ی «دین» ریشه در یک واژه یونانی به نام dynamis دارد که به معنای نیرو و قدرت است. یکای دین بر سانتی‌متر مربع در سیستم CGS مورد استفاده قرار می‌گیرد. هر دین برابر با 10 میکرو نیوتون) Nµ10 ( است و با استفاده از این رابطه می‌توان واحد دین بر سانتی‌متر مربع را به پاسکال (نیوتون بر مترمربع) استفاده کرد.

به عنوان مثال اگر بخواهیم فشار 100 دین بر سانتی‌متر مربع را برحسب پاسکال بنویسیم، داریم:

100 dyn/cm²     = 10 Pa

می‌دانیم که هر 1 سانتی‌متر مربع،  ^4-10 مترمربع است.

2- متر آب

افرادی که در رشته‌ی مهندسی مکانیک گرایش مکانیک سیالات تحصیل می‌کنند، به خوبی با واحد متر آب (meter/H₂O) آشنا هستند. یک متر آب برابر است با فشار یک ستون آب با ارتفاع 1 متر.

3- اتمسفر فنی

یکای اتمسفر فنی از جمله یکاهای خارج از سیستم SI برای اندازه‌گیری فشار است. هر یک اتمسفر فنی را با حاصل تقسیم 1 کیلوگرم نیرو بر سانتی‌متر مربع، معادل در نظر می‌گیرند. توجه داشته باشید که دو واحد اندازه‌گیری اتمسفر (atm) و اتمسفر فنی (at)  باهم یکی نیستند.

روش‌های اندازه‌گیری فشار

اندازه‌گیری به دو روش کلی صورت می‌گیرد که عبارتند از:

• روش نسبی
• روش مطلق

منظور از فشار نسبی، تفاوت میان فشار دو سیال است. به عنوان مثال اگر قصد اندازه‌گیری فشار سیالی را داریم، یک سیال دیگر مثل هوا را به عنوان ملاک و معیار اندازه‌گیری در نظر می‌گیریم و فشار سیال فوق را برحسب فشار هوا اندازه‌گیری می‌کنیم. معمولاً فشارسنج‌ها از این روش برای اندازه‌گیری فشار استفاده می‌کنند. حال چنانچه خلأ را به عنوان معیار سنجش فشار سیال در نظر بگیریم، فشار اندازه‌گیری شده فشار مطلق سیال خواهد بود. به این موضوع توجه داشته باشید که فشار خلأ صفر است.

سخن پایانی

ما در مجموعه‌ی ایران پمپ تلاش در این مقاله تلاش داشتیم تا اطلاعات شما را در مورد کمیت فیزیکی مهم فشار، واحدهای اندازه‌گیری آن و فرمول‌های تبدیل واحد فشار بیشتر آشنا کنیم. امید است با استفاده از این مقاله بتوانید ابهامات خود را در مورد فشار برطرف نمایید.

برچسب‌هافرمول‌های تبدیل واحد, فرمول‌های فشار